高速动车组半主动悬挂系统的研究

对高速动车组半主动悬挂系统进行研究,完成了半主动悬挂系统的理论分析、系统设计、控制策略设计、半主动减振器和控制器工程化样机的研制及系统的台架动力学性能试验等工作.台架试验采用实测不平顺轨道谱,对比了不同速度下半主动正常和半主动失效工况下车体的动力学性能指标,试验结果表明,研制成功的半主动悬挂系统能较有效地改善高速动车组车体的横向动力学性能.     

钢筋混凝土摩擦阻尼器在 隔震层中的应用

针对基础隔震时隔震层水平相对位移较大的问题,提出一种钢筋混凝土摩擦阻尼器,并与钢筋沥青隔震墩组合成一种全新的复合隔震层。为研究钢筋混凝土摩擦阻尼器对上部结构动力响应的影响,对有无摩擦阻尼器2种情况下上部结构加速度峰值和隔震层最大水平相对位移进行振动台试验对比。研究结果表明:不同烈度地震波下弹簧合理压缩量不同,在台面输入加速度峰值为0.3g时弹簧合理压缩量为25 mm左右,复合隔震层隔震时上部结构加速度峰值最大可衰减66%,较隔震墩单独隔震时可使隔震层相对位移衰减40%以上。表明钢筋混凝土摩擦阻尼器使上部结构加速度衰减的同时有效降低了隔震层的相对位移,能够较为全面地降低结构的动力响应。     

新型客站随机地震响应的控制策略

高速铁路建造过程中出现的新型客站往往以房桥合一为特征,其综合了房屋建筑和桥梁结构二者的特点,抗震与减震设计必然不同于一般结构物。本文首先建立在新型客站中设置层间隔震和混合减震控制的基本模型,并基于随机地震输入和虚拟激励法推导高效计算表达式。在此理论基础上,研究层间隔震技术的减震效果和工作机理,指明层间隔震存在的缺陷。继而针对层间隔震的不足,在房桥合一客站中引入混合减震控制策略,其在层间隔震基础上通过设置连接阻尼器实现减小桥梁位移和避免梁体碰撞的目的,深入研究层间隔震与连接阻尼器的工作机理,提出混合减震策略的优化设计方法。研究表明:层间隔震与混合控制策略在房桥合一新型客站随机地震响应控制中是可行且有效的。     

基于LQR的半主动悬挂机车车辆控制策略的研究

指出现有的天棚阻尼半主动悬挂控制策略应用于铁道机车车辆领域中，在有效改善车体平稳性的同时，转向架和轮对的动力学性能变差。针对此现状，本文建立了铁道机车车辆1／4车体、二自由度的横向半主动悬挂模型，基于线性二次型最优控制器原理，综合考虑其性能指标，对车辆悬挂系统的半主动控制策略进行了改进研究，同时对改进后的控制策略的控制效果进行了仿真。仿真结果表明，经过改进后的半主动悬挂控制策略，在提高车辆平稳性的同时，转向架构架和轮对的动力学性能基本上保持不变，从而改善了整车的动力学性能。     

基于振动台的钢筋-沥青隔震层能量平衡分析

根据能量法原理,列出钢筋-沥青复合隔震层在整个地震过程中的能量平衡等式;结合不同隔震层高度、不同地震波输入和不同加速度输入下钢筋-沥青复合隔震层的振动台试验数据,从总输入能、变形能、动能与阻尼耗能几个方面对隔震层试件进行能量平衡分析,绘制试验过程中的能量时程曲线。研究结果表明：相同高度和加速度输入条件下,阻尼耗能和塑性变形能随加速度的增加呈非线性增大;阻尼耗能在振动台试验中占总输入能量的60%-70%,对结构耗能起主导作用,说明钢筋-沥青复合隔震层具有较好的耗能特性;同时误差分析表明,该能量分析方法可行。     

基于最优控制的半主动悬挂机车平稳性能研究

现有的半主动悬挂控制策略本身存在一定的弊端,即在有效改善车体平稳性的同时,转向架和轮对的动力学性能变差,为此采用最优控制的方法,综合考虑其性能指标,对车辆悬挂系统的半主动控制策略进行了改进研究,同时利用动力学仿真软件Simpack建立一个2C0机车控制模型,并对改进后的控制策略进行了动力学性能仿真分析.仿真结果表明,基于最优控制改进的半主动悬挂控制策略,在提高车辆平稳性的同时,转向架构架和轮对的动力学性能基本上保持不变,从而使整车性能多指标综合达到最优.     

国内外半主动悬挂系统的研发及应用综述

介绍了悬挂系统的分类,阐述了半主动悬挂系统的实现方式及其控制策略。对半主动悬挂系统在汽车尤其是高速列车上的应用情况进行了回顾,重点介绍了国内外高速列车半主动悬挂系统的研发情况。     

我国高速列车横向半主动悬挂系统控制策略及控制方式

列车横向悬挂系统可分为被动悬挂和主动悬挂两种形式，半主动悬挂是主动悬挂的一种形式。传统的被动悬挂系统的参数无法在车辆运行的过程中实施调节，难以适应列车在高速运行时对平衡性的需求。为改善我国铁路提速后提速机车与动力车普遍存在的横向平衡性性能不佳的问题，二系横向悬挂系统采用主动悬挂方式势在必行，通过对主动悬挂系统中全主动悬挂，低频主动悬挂和半主动悬挂的特点分析，认为半主动悬挂以其能耗低，控制简单和失效导向安全性良好等优势，应是我国目前高速列车二系悬挂系统的最佳形式，在此基础上，对我国列车应采用的横向半主动悬挂控制策略和悬挂系统天棚减振控制原理作了阐述，进一步给出了半主动悬挂系统的实施方案及横向半主动天棚（shyhook)减振器的工作原理，指出针对半主动悬挂系统的车辆模型，控制方法，减振器结构和信号检测与分析等问题需进行重要研究。     

铁道车辆主动、半主动空气弹簧悬挂系统的研究

主要研究具有空气弹簧悬挂系统转向架的铁道车辆，提出采用主动、半主动悬挂策略来改善车辆的垂直运行平稳性，并由此提出随机最优控制，阀控主动控制和半主动悬挂等三种不同悬挂控制策略。在最优控制和阀控主动控制策略中，空气弹簧既被用作二系悬挂元件，又被用作控制执行元件。在半主动悬挂策略中，连接空气弹簧和附加空气室的节流孔直径将按照控制规律来调节。理论及参数研究表明；这些控制方式是有效的，最后给出了阀控悬挂的实验结果。     

一种钢筋-沥青复合隔震层的性能

针对广大农村民居低矮房屋抗震能力普遍不足的现状,根据结构隔震理论,提出了一种廉价、施工简便的钢筋-沥青复合隔震层.并以刚体质量块代替刚度较大的砌体建筑物,进行了振动台的模拟试验.结果表明,在不同加速度幅值地震波输入下,由于隔震层吸收了大部分的地震能量,质量块顶部加速度衰减40%～60%,具有较好的减震效果;在加速度幅值为0.30g以下时,隔震层钢筋处于弹性工作状态,在振后能自动复位,并能较好的满足"小震不倒"要求.加速度衰减系数βα随台面输入加速度峰值的增大而整体上呈增大趋势,隔震层上梁和下梁之间的相对位移随台面加速度幅值的增大而增加.     

基于MR阻尼器的大跨斜拉桥碰撞效应减震控制

研究目的:漂浮体系大跨度斜拉桥纵向约束较弱,在地震作用下其梁端会产生较大纵向位移,引起碰撞,因此需采取合适的控制措施。本文以一座大跨度公铁两用双塔斜拉桥主引桥为工程背景,针对地震作用下主引桥的碰撞问题,将MR阻尼器引入该桥,通过SIMULINK建模,采取被动、半主动和智能模糊控制等不同的控制措施,研究MR阻尼器在该斜拉桥主引桥碰撞问题中的减震控制效果,以探究最佳控制方案。研究结论:(1)通过将七种控制策略分别与无控下结构的纵向位移响应相对比,可发现半主动控制与被动控制减震效果相接近,模糊逻辑控制效果最佳;(2)从碰撞力响应可看出,七种控制策略均能使主引桥之间的碰撞次数及碰撞力峰值减小,其中半主动控制与模糊逻辑控制的减震效果要优于被动控制;(3)从阻尼器耗能可看出,模糊控制的能量输入要远远小于被动控制和半主动控制;(4)本研究结论可供类似桥梁的主引桥碰撞控制参考和借鉴。     

铁路机车车辆半主动控制减振器的理论研究和产品研制

对铁道机车车辆半主动控制减振器进行了理论研究和产品研制,完成了半主动控制减振器的理论分析、仿真计算、作动器研制、示功图和阻尼特性试验、控制策略的研究、控制器软硬件的研制等工作.试验室、环行线和铁路正线装车试验结果表明,初步研制成功的半主动控制减振器可以比较有效地改善提速机车车辆的动力学性能.     

考虑场地条件影响的隔震框架结构抗震性能分析

运用有限元软件对隔震与非隔震的五层钢筋混凝土框架结构在4种不同场地条件的28条地震波作用下的弹塑性时程响应进行分析，研究了不同场地条件对隔震框架结构抗震性能的影响。对比结构的位移响应及层间剪力结果可知，隔震系统对结构的抗震性能有明显的增强作用，地震作用下隔震结构的位移反应和层间剪力远小于非隔震结构；场地类型对隔震结构的抗震性能有显著影响，随场地类型增加隔震结构的位移响应逐渐增大，且随设防烈度提高而提高，平均最大可达70%。     

铁道车辆半主动减振系统的设计与评估

介绍了铁道车辆用半主动减振系统的发展。采用天棚控制策略,能够提高旅客的乘坐舒适性。介绍了系统设计和液压减振器。在设计时采用了复杂的铁道车辆三维模型进行计算机仿真,并得到结果。同时进行半主动减振器的原型试验,并将其响应与仿真结果进行对比。对半主动减振器的首次原型试验的测量结果表明,车辆舒适度指标提高了15%。     

基于LQR的高速受电弓最优半主动控制研究

论述受电弓控制类型及特点,探讨改善弓网动态性能的主要措施;建立受电弓最优主动控制和最优半主动控制模型;利用simulink仿真手段,对被动控制、最优主动控制、最优半主动控制下的弓网动态性能进行研究,进而依据相关评价体系分析最优主动控制和半主动控制策略对弓网动态特性和受流质量的影响。研究表明,受电弓的主动与半主动控制可有效改善弓网振动性能,而半主动控制具有所需外界能量少、控制过程无条件稳定、控制效果与主动控制接近等特点,将成为新型受电弓的主要研究方向。     

高位隔震技术在铁路上盖物业开发中的应用研究

铁路上盖物业开发受到铁路车场的限制,上部结构的竖向构件难以直接贯通落地,为解决大底盘与上部结构刚度突变的问题,提出采用高位层间隔震技术,提高结构的安全性。高位层间隔震体系可以解决铁路上盖物业开发竖向构件无法落地的问题;合理选用隔震层的等效周期和阻尼比,对隔震层支座选型、上部结构的隔震效果以及隔震层在罕遇地震作用下的变形至关重要;为避免结构发生倾覆,控制隔震层隔震支座在罕遇地震作用下的拉应力对整个结构的安全非常重要。     

基于MATLAB软件的动车组转向架悬挂系统半主动控制仿真分析

基于CRH2高速动车组转向架悬挂系统结构,对列车垂直、水平两个方向建立动力学模型。利用模糊控制理论,对影响车辆运行平稳性的沉浮、点头、横移、侧滚及摇头等刚体振动进行控制策略分析。根据半主动控制系统的特性要求,提出采用磁流变阻尼替换原有油液阻尼,达到降低车体各个方向的振动加速度从而提升车体稳定性的目的。以中国干线铁路轨道功率谱密度为轨面激励发生基础,联合MATLAB软件中的Simulink模块进行整车性能仿真研究。仿真结果显示,该半主动控制悬挂系统能够较好地抑制两个方向的5种振动模式,对于改善车辆运行平稳性、降低转向架所受冲击力有良好的作用,在设计上可使用半主动控制的磁流变悬挂系统代替传统铁道车辆被动悬挂控制。     

超导电动磁悬浮列车模糊-改进型天棚阻尼横向半主动控制策略研究

为了提高超导电动磁悬浮列车动力学性能、改善列车运行平稳性和乘坐舒适性，提出基于可调因子的模糊-改进型天棚阻尼半主动复合控制方法。基于牛顿-欧拉方程建立车辆4自由度横向动力学模型，并通过逆傅里叶变换得到轨道随机不平顺激励；采用改进型天棚阻尼控制策略，结合模糊控制和可调因子方法，提出模糊-改进型天棚阻尼半主动复合控制策略和基于可调因子的模糊-改进型天棚阻尼半主动复合控制策略，探究列车在不同控制策略下的动力学性能。研究结果表明，模糊-改进型天棚阻尼策略和可调因子模糊-改进型天棚阻尼控制策略均可改善车辆的运行平稳性，且后者控制效果明显更优。     

半主动减振器阻尼控制技术研究

对铁道机车车辆半主动控制减振器进行了理论研究和产品研制,提出一种根据振动加速度得到振动速度的频率与幅值方法,基于模糊神经网络控制策略,实现半主动减振器控制阻尼参数可调,适用于各种路况、速度等级,满足提速与乘坐舒适度的要求.     

钢筋沥青隔震层弹性极限 状态方程研究

基于钢筋沥青隔震层的基本构造和工作原理,将钢筋沥青隔震层在地震作用下的竖向受力钢筋简化为上端有水平力作用下的理想轴心压杆模型,依据钢筋平面内稳定推导出钢筋沥青隔震层的弹性临界承载力与弹性极限位移公式,从而得到隔震层减震系数公式。通过单质点钢筋隔震层模型、钢筋沥青隔震层模型振动台试验验证,结果表明理论和试验符合较好。根据减震系数应用弹性临界承载力与弹性极限位移公式,能得到钢筋沥青隔震层的所有设计参数,可供设计参考和使用。